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第十四讲 专家系统 目录(1/1) 目 录 引言 产生式系统 专家系统(ES)原理与设计 专家系统开发工具 专家系统设计举例 新一代专家系统 小结 引言(1/4) 引 言 专家系统(expert systems, ES)是AI应用研究的主要领域,也是近30年来发展最活跃和应用最广泛的领域. 自从1965年第一个ES-Dendral在Standford U.问世以来,经过20年的发展,到80年代中期,ES理论和技术日趋成熟,各种ES已遍布各个专业领域,取得很大的成功. ES的开发成功,正如ES的先驱E.Feigenbaum所说: ES的力量是从它处理的知识中产生的,而不是从某种形式主义及其使用的参考模式中产生的. 这正符合一句名言:知识就是力量. 引言(2/4) What is ES? 定义(Edward Feigenbaum) An intelligent computer program that uses knowledge and inference procedures to solve problems that are difficult enough to require significant human expertise for their solutions. 定义(Giarratano and Riley,1998) ES is a computer system that emulates the decision-making ability of a human expert in a restricted domain 引言(3/4) 从上述定义可知,ES是一个具有大量的某个领域专业知识和专家经验的智能计算机程序系统, 它能够应用AI技术、计算机技术和专业领域知识,根据一个或多个领域专家提供的知识和经验, 尽可能模拟专家解决实际问题的决策和工作过程(即模仿专家如何运用他们的知识和经验来解决所面临问题的方法、技巧和步骤), 进行推理和判断,以解决那些需要人类专家处理的复杂与困难的专业领域问题. 简而言之,ES是模拟人类专家解决领域问题的计算机程序系统,它又被称为知识库(知识基)系统(Knowledge-based System). 引言(4/4) ES是在产生式系统(PS)的基础上发展起来的,它的研究起源于1965年E.A.Feigenbaum等人对Dendral的开发,其产生与发展的确主要历程为: 孕育期(1965年前); 产生期(1965~1971); 基本成熟期(1972~1977); 深化与应用期(1977年以后). 引言--孕育期(1/2) A. 孕育期(1965年前) ES的诞生源于 AI的出现及基础理论的形成; GPS带来的观念转化; 表处理语言Lisp AI的出现及基础理论的形成 1956年以前AI研究针对的具体问题: 逻辑理论机:一个程序,模拟人类用数理逻辑证明定理时的思维规律. 跳棋程序Checker:自学习、自组织、自发展. 引言--孕育期(2/2) GPS带来的观念转化 1957年以后,A.Newell和H.A.Imans 以心理学实验为基础,开始GPS的研究,这项研究最终归于失败,但为AI提供了以下几个方面的理论成就: 发现一些通用问题求解技术和各种有哪些信誉好的足球投注网站策略; 认识到知识在智能行为中的地位; AI研究开始从通用问题基于推理的模型转向专门问题基于知识的模型。 表处理语言LISP 1960年由J.McCanthy研制的LISP,奠定了ES的开发工具的基础,它除了具有数据处理的功能外,还能方便地进行符号处理. 引言--产生期(1/2) B. 产生期(1965~1971) ES的产生以Standfond的Feigenbaum教授提出的dendral系统的出现为标志: 它是结合启发式程序与大量专门知识的实用智能系统,第一次显示了“知识的组织”对AI 的重要性; 对解的问题以符号表达为主; 解空间的启发式有哪些信誉好的足球投注网站. 早期的ES还有1968年由MIT的C.Engleman等开发的macsyma系统,它具有以下特点: 人机交互系统; 执行公式化简,符号微分,符号积分等数学问题求解; 引言--产生期(2/2) 使用启发式转换; 使用大量专门知识,进行符号处理. 该时期ES技术的水平评价: 解空间的有哪些信誉好的足球投注网站利用启发式程序,使“通用问题求解向专用性问题”转换; 使用了大量的专门知识,并用于组织,用于符号推理; 问题求解与推理技术,知识获取与形式化均处于雏形. 第一代 ES对AI 研究的重要意义在于: 它把 AI 的启发式程序+符号推理技术用于实际问题求解,使 AI 转向实用. 引言--基本成熟期(1/3) C. 基本成熟期(1972~1977) ES进一步发展的原因:d